​模块Simcenter FLOEFD EDA Bridge使用导入的详细PCB设计和IC热特性来简化热分析

模块Simcenter FLOEFD EDA Bridge使用导入的详细PCB设计和IC热特性来简化热分析

模块Simcenter FLOEFD EDA Bridge通过直接导入详细PCB布局与IC封装模型，显著简化了电子设备的热分析流程。该工具能自动识别功率器件并映射热特性，但仿真精度高度依赖材料参数（如导热系数）与边界条件的真实性。为确保输入数据的可靠性，建议借助深圳计量校准机构对关键测温设备（如热流计、红外热像仪）进行标准化校准，从而保证热仿真结果兼具工程指导价值与量值溯源性，有效预防过热风险。

模块Simcenter FLOEFD EDA Bridge使用导入的详细PCB设计和IC热特性来简化热分析，通过无缝衔接电子设计数据与热仿真流程，显著提升了建模效率。该模块依托计量校正技术，将PCB层叠结构、铜箔分布及IC封装热参数等关键信息进行高精度溯源与误差补偿，确保从EDA工具导入的几何与热属性数据与实际物理特性严格一致。计量校正不仅消除了人工简化带来的不确定性，更使热仿真模型真实反映电流负载、散热路径与界面热阻等细节，为电子设备提供从芯片级到板级的高置信度热分析，助力工程师在早期设计阶段精准预测并优化热管理方案。

优势

使用导入的详细PCB设计和集成电路热特性进行分析，省时省力

将详细的PCB数据快速导入Simcenter FLOEFD

通过更详细的电子设备热建模提高分析精度

摘要

Simcenter FLOEFD软件的EDA Bridge模块可将印刷电路板(PCB)详细导入到您选择的机械计算机辅助设计(MCAD)工具中，为热分析做准备。一直以来，访问PCB数据的有效方法是使用中间数据格式(IDF)文件对，但这种方法有很大的缺陷，尤其是在PCB的铜几何体方面。

Simcenter FLOEFD EDA Bridge支持将包含材料和集成电路(IC)热特性的详细PCB导入到Simcenter FLOEFD中，以便单独进行热分析，也可以作为更大的系统级组件的一部分进行热分析。

PCB导入文件格式

Simcenter FLOEFD EDA Bridge可以使用四种文件格式进行导入：

IDF

CC和CCE（Siemens Digital Industries Software的Xpedition软件和PADS软件的原生文件格式）

ODB++（用于PCB制造的中性文件格式）

IPC2581B（IPC数字产品模型交换联盟的中性文件格式）

使用CCE、ODB++或IPC2581B 的好处是可以读取PCB堆叠和铜几何体，并用于创建3D几何体。当电路板中设计了热垂直连接通道（过孔）或铜沉积等热注意事项，这尤其有用。

印刷电路板建模级别

使用Simcenter FLOEFD可以通过四种方法对PCB进行建模：紧凑、分层、显式方法或使用新型智能PCB。合适的方法取决于热仿真所需的粒度（根据项目中可用于分析的时间进行判断）以及设计阶段可用EDA数据的约束。

有关每种方法的更多信息：

紧凑：创建正交各向异性材料属性以基于电路板内铜含量计算面内和面间导热率。

分层（详细）：每层都有自己基于铜层覆盖率的材料属性，其中包括带过孔的介电层。

紧凑和分层方法的PCB材料热导率建模选项：

分析：这是一种众所周知的传统方法，其中的有效属性根据单个板层或整个电路板的铜和电介质的体积平均法确定。

经验：这是一种独特的专利方法，其中有效属性基于与显式铜表示相关的覆盖率。多个验证示例表明，相比分析方法，基于经验有效导热率的结果更能准确地预测组件温度。

显式：当有完整的布线板信息可用时，可以在更成熟的设计阶段执行显式铜建模。您可以导入包含电路板网表和铜布局的CCE、ODB++或IPC-2581B文件，然后创建所有适当的3D几何体。

您也可以采用子集方法，使用“显式网络”方法对各个网络进行建模，以进行焦耳热分析：可以选择特定网络并将其建模为显式网络。然后，该软件将在Simcenter FLOEFD中创建3D几何体，以模仿整个网络，包括过孔。

智能PCB：这是一种新颖的方法，其中布线板内的铜和电介质使用网络组件表示。对于完全布线的电路板，这是一种计算效率非常高的方法，可以加快求解速度。表示的保真度可以通过在精细和平均之间切换进行调整，前者确保两个网络组件跨越小迹线的宽度，后者允许进行全面控制以粗化或细化网络组件。

热区–局部PCB建模保真度

定义增强的局部建模保真度有利于实现速度更快、计算效率更高的PCB热分析。使用此方法，用户不必对整个PCB进行显式建模，因而不会牺牲关键部位的精度。为了准确计算关键的铜走线和层复杂性影响，用户可在关键元器件下选择一块区域（标准热区），或者在PCB上的任意部位设置一块指定的矩形区域，以涵盖一组元件的电路板属性（独立热区）。可在单个电路板上定义多个热区，并将其设置为紧凑、分层（细化）或显式类型，连同设置整个电路板热建模级别。

IC建模

元器件或IC封装可通过多种方式进行热表征，用于执行电子冷却仿真。

在EDA Bridge中，可在导入如下模型时做一些设置。若尚未在电子设计自动化(EDA)工具中设置元器件高度，则可在EDA Bridge中指定默认值：

1.简单：采用元器件块表征。尺寸参照指定材料属性的组装体或放置轮廓。

2.双电阻：使用电子工程设计发展联合协会(JEDEC)指定的θJB和θJC热阻。

将PCB从EDA Bridge迁移至Simcenter FLOEFD后，用户可以按需手动将这些模型替换为以下类型（如适用）：

3.DELPHI多电阻：符合JEDEC准则的高级热阻网络，含有作为网络组件导入的附加网络节点。

4.详细模型表征组件的完整3D材料和几何体。

注意：通过Simcenter FLOEFD Package Creator应用程序可以在短短几分钟内生成基于清晰3D CAD几何体的详细模型。

PDML导入

PDML最初是一种Simcenter Flotherm软件格式，供应商经常采用它为用户提供IC封装仿真模型。此*.pdml格式的IC封装定义可导入Simcenter FLOEFD，其中包含有关几何体、功率负载、材料特性或热紧凑模型定义和表面辐射特性的信息。

电子元器件筛选

IC、电阻和其他元器件可依据一个或多个标准进行筛选。这样即可赋能用户透过分析移除与热特性关系不大的组件，加快计算时间。安装孔同样可以进行筛选。

用户可依据以下特性筛选零件：封装尺寸、高度、功率、功率密度或参考标号。

导入功率列表

可使用包含参考标号和数字的CSV文件一次性应用多个边界条件，不必针对部件逐一应用。存在多个元器件时，此功能非常有用。可导出CSV文件以供日后使用或编辑，如有必要。

可导入的边界条件涵盖从IC建模类型和属性到它们的耗散功率等多元特性。

PCB电热协同仿真

使用在EDA Bridge中生成并传输到Simcenter Flotherm的智能PCB，将电路板作为网络组件执行建模，用户可通过HyperLynx PI直流压降分析软件建立协同仿真。这种协同仿真通过对电阻随温度的变化执行建模，可以更精准地表征电路板铜走线功率耗散。它通过PCB特性表进行设置，用户可从中选择适用的网络执行建模。

在协同仿真的每次迭代中，温度结果会传递到直流压降分析中，以更好地对铜电阻随温度的变化进行建模，随后将来自PCB电气网络的最新焦耳热功率图馈送至系统级热分析，以完成准确的温度预测等任务。还可以通过设置协同仿真周期来控制热特性信息在两个工具之间传输的频率。总体而言，这种电热建模解决方案赋能工程师更好更准确地预测温度影响，进而明确可能因压降过大和高电流密度而出现故障的部位。